文档介绍：第二章纯金属的结晶
结晶:
金属由液态转变为晶体金属的过程
——金属生产的第一步
本章目的:
1. 了解金属结晶过程的形核、长大。
2. 理解金属铸锭的组织与缺陷。
3. 掌握金属结晶的热力学条件和结构条件
§1 金属的结晶
结晶概念: 物质由液态转变为具有晶体结构的固相的过程称为~
纯金属结晶时的热分析曲线特点:
——冷却曲线( T-t )
低于熔点才发生结晶
存在结晶平台
1 金属结晶的宏观现象:
(1) 过冷现象
金属在低于熔点的温度结晶的现象
ΔT=Tm-Tn
随金属的本性和纯度,以及冷取速度不同在一定范围内变化
(2) 结晶过程伴随潜热释放
结晶潜热:液相结晶为固相时释放的热量。
2 金属结晶的微观过程:
晶体的结晶过程
金属结晶的微观过程:
(1)形核
从液体中形成具有一定临界尺寸的小晶体(晶核)的过程
(2)长大
晶核由小变大长成晶粒的过程
——实际金属最终形成多晶体
注: 单个晶粒由形核→长大
多个晶粒形核与长大交错重叠
** 当只有一个晶核时→单晶体
** 晶核越多,最终晶粒越细
§2 金属结晶的热力学条件
热力学:研究系统转变的方向和限度
——转变的可能性
热力学第二定律:在等温等压条件下,物质系统总是自发地从自由能较高的状态向自由能较低的状态转变。
即ΔG = G(转变后) -G(转变前) < 0 时
转变会自发进行
G: 体系自由能
T: 热力学温度
S: 熵,表征体系中原子排列混乱程度的参数
纯金属恒压条件下在液态、固态时的自由能GS 、GL 随温度的变化如下:
斜率不同的原因:
S液>S固
结晶时只有存在ΔT 才能保证:
ΔG V= GS -GL < 0
从而使 L→S
┗结晶存在过冷度ΔT的原因